利用丰富的太阳能直接催化海水制氢在资源、环境、经济方面具有明显的优势。近几十年来，先进材料和理论的发展提高了光催化制氢的效率和适用性。然而，光催化剂活性不足、海水中盐分对催化剂的负面影响以及缺乏合适的大规模反应平台等挑战仍未得到解决。近日，深圳大学王元丰等研究人员提出了一种新的策略：构建基于润湿界面的多尺度层级结构的有机光催化海水制氢平台，该研究结果为实现高催化活性、方便制备且可规模化的光催化制氢提供了一种新的思路。

图1 基于润湿界面的多尺度层级结构的有机光催化制氢平台机理图。

  本研究基于光敏材料分子尺度的梯度能级排列，并结合具有微纳米尺度的分级孔结构的超浸润木质纤维基底，构建了一种新型的多尺度层级结构的有机光催化制氢平台。与传统的给体-受体体系相比，该三元体系促进了电荷转移并增强了光催化活性。同时，该平台的润湿层级孔结构界面赋予了其反复捕获光能和在水面下自悬浮的能力，从而同时提高了光利用效率并减少了盐沉积，展现出良好的耐久性。在氙灯照射下，该有机催化平台在牺牲剂存在时的析氢速率达到165.8 mmol h^?1 m^?2，超过了大多数报道的无机系统。在构建的可规模化系统上（1600 cm²），该平台在连续五小时的日照内（正午时段）从海水中产生了80.6 ml m^?2的氢气。更重要的是，这种跨学科的创新方法，涵盖了分子和微纳结构两个层面，为光催化制氢向真正应用导向型发展提供了方向。未来，通过调控分子结构以促进电荷转移、构建优化微观结构以捕捉更多光能，以及设计先进界面以增强工作耐久性，可以预见将开发出更高效的制氢平台。

图5 (a) 海水中PM6:ITIC:L8-BO平台析氢曲线；(b) 海水中PM6:ITIC:L8-BO平台的析氢循环实验；(c) 可规模化的自悬浮制氢设备示意图；(d)、(e) 总面积为1600 cm²的自悬浮制氢设备照片；(f) 太阳辐射强度的变化和可规模化设备产氢量；(g) 世界主要河流和河口的分布；(h) 全球光强的月分布；(i) PM6:ITIC:L8-BO平台在不同地区的析氢速率预测。

  原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202412794

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